2-2第二节+植物纤维原料化学成分

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二节 植物纤维原料的化学成分,1,、纤维素,(cellulose),定义：,纤维素是由,D,吡喃式葡萄糖基,通过,1,，,4,苷键,联结而成的线状高分子化合物。,纤维素是植物原料的最主要化学成分，也是纸浆、纸张的,最主要、最基本,的化学成分。,一、植物纤维原料的主要成分,聚合度,与制浆造纸的关系,1.,原料的纤维素含量高低，是评价原料的制浆造纸价值的基本依据。,2.,它是植物纤维原料和纸浆的主要化学成分，,在制浆过程中尽量不受破坏,。,2,、半纤维素（,hemicellulose,）,定义：,半纤维素是由,两种或两种以上单糖基,（葡萄糖基、木糖基、甘露糖基、半乳糖基、阿拉伯糖基及鼠李糖基等）组成的非均一聚糖，并且分子中往往带有数量不等的支链。,半纤维素的性质及对制浆造纸的影响,1,、造纸用化学浆应尽量多保留半纤维素，这样不但可提高制浆得率，而且对纸浆的性能及成纸性能有良好的影响。,2,、精制浆：尽量去除木素和半纤维素，只保留纤维素的纸浆，又称为溶解浆。,3,、木素,定义,木素是由,苯丙烷结构单元,(,即,C6-C3,单元,),通过,醚键、碳,-,碳键,等连接而成的具有三维空间结构的芳香族高分子化合物,.,分布,木素,浓度最高,的部位在复合胞间层（,CML,）；次生壁的浓度低。但大量的木素都存在于次生壁。,CML,占木材纤维的体积分数,6,12%,；次生壁,80,90%,与制浆造纸的关系,1,、其含量是制定蒸煮及漂白工艺条件的重要依据。,2,、化学制浆和漂白过程是脱除木素的过程,残留木素对纸浆和纸张的化学及物理性能有很大的影响。,4,、与纤维素有关的几个概念,随制备方法、条件的不同，半纤维素和木素溶出程度、纤维素降解程度的不同而有各种“纤维素”。,综纤维素,(,Holocellulose,),指造纸植物纤维原料除去抽出物和木素后所留下的部分,(,即纤维素和半纤维素的总和,),。,综纤维素制备四法,:,、氯化法：,(1937,年,Ritter,（里特）提出,),、亚氯酸纳法（,1942,年,Jayme,(,杰姆,),提出）,（,3,）二氧化氯法：,（,4,）过醋酸法,注意,:,部分综纤维素在木素溶出的同时亦被溶出，为保留全部综纤维素需保留部分木素。（也就是说：为了保护纤维素和半纤维素不受损伤，通常木素不能全部除去，而保留一部分，所以综纤维素,+,测定木素值大于无酯试料质量。）, 克,-,贝纤维素,英国人,Cross,和,Bevan,提出的分离纤维素的方法。, 硝酸,-,乙醇纤维素,用,20%,硝酸和,80%,乙醇加热沸腾处理无抽提物的木粉，使木素变为硝化木素并溶于乙醇，所得残渣即为硝酸,-,乙醇纤维素。,-,纤维素、,-,纤维素、,-,纤维素、 工业纤维素的定义,二、次要成分,木材中的有机物：,芳香族化合物：单宁、立格南、黄酮类物质,萜烯类化合物：,高级脂肪酸及酯、苷油、高级醇,醇,1,、抽提剂及抽出物,抽提剂：水、碱、丙酮、乙醚、乙醇、苯,-,醇混合液。,抽出物：无机盐、糖类、植物碱、单宁、色素、淀粉、果胶质、脂肪、脂肪酸、树脂、树脂酸、酚类物质、蜡、香精油等。,2,、不同原料的有机溶剂抽出物,针叶木中，松木和柏木的有机溶剂抽出物的含量是比较高的（尤其在心材中），其主要成分为,松香酸、萜烯类化合物、脂肪酸及不皂化物。,针叶木有机溶剂抽出物主要存在于,树脂道和射线薄壁细胞,中，心材含量比边材含量高。,针叶木的抽出物,阔叶材的抽出物,阔叶木的抽出物主要存在于,木射线、木薄壁细胞中和导管,中,主要含,游离的已酯化的脂肪酸、中性物、多酚类化合物,，不含或只含,少量松香酸,。,禾本科植物原料的抽出物,抽出物含量低,蜡质，少量高级脂肪酸和高级醇,主要存在于禾本科原料表皮层的外表面,3,、有机溶剂抽出物与纸浆生产、木材加工的关系,对制浆、漂白、漂浆白度及白度稳定性、废液回收及利用、甚至对木材加工等方面都带来不同程度的影响。,如何减轻或消除有机溶剂抽出物对制浆造纸产生的不良影响？,措施,1.,原料储蓄一段时间后用,树脂因风化可减少。,2.,备料车间钻孔去节。,3.,经过以上措施处理后发现纸浆中树脂含量还较高时,可加一些滑石粉,然后在纸机净化系统中一并除去。,4,、灰分,定义,造纸植物纤维原料都含有一定量的矿物质。纤维原料燃烧和灰化后剩下的物质。,木材与草类原料的灰分含量与组成有很大差别,说明：,a,、大多数木材原料灰分为,0.3,0.5,，禾本科原料的灰分多数在,2,5,；,b,、原料不同、位置不同、年龄不同，灰分含量以及灰 分中各种元素的比例不同，与植物生长环境也有关系,c,、原料中灰分是呈氧化物状态的矿物质元素,灰分对制浆造纸的影响,a,、纸浆中,Cu,、,Fe,、,Mn,等金属离子对纸浆的颜色以及纸浆过氧化 氢、氧气、臭氧漂白会产生不良影响，而且会促进漂剂分解。,b,、原料中尤其是草类原料灰分中的,SiO,2,和,Na,2,O,反应后溶于黑液（,Na,2,SiO,3,是粘合剂）给碱回收造成许多困难，黑液的提取率降低，并严重影响碱回收过程，称之为硅干扰。,与制浆造纸的关系,5,、果胶质（,pectin,）,定义,果胶酸羧基中一部分被甲基酯化，一部分被中和成盐，使其成为部分可溶于水的物质，成为果胶质。,果胶质是,-D-,半乳糖尾酸的酯或盐以,1-4,苷键联接而成的。,三、植物纤维原料化学组成比较,溶液抽出物,聚戊糖,木素,果胶质,纤维素,硝酸,-,乙醇纤维素,原料,灰分,冷水,热水,乙醚,1%NaOH,桑皮,4.40,-,2.39,3.37,35.47,10.42,8.74,8.84,54.81,亚麻,1.32,5.94,-,2.34,-,-,-,9.29,70.75,云杉,0.73,1.42,2.68,0.37,12.43,11.62,28.43,1.32,46.92,马尾松,0.33,2.21,6.77,4.43,22.87,8.54,28.42,0.94,51.86,桦木,0.82,1.69,2.36,2.16,21.32,25.90,22.91,1.69,53.43,杨木,0.32,1.38,2.46,0.23,15.61,22.61,17.10,1.76,43.24,毛竹,1.10,2.38,5.96,0.66,30.98,21.12,30.67,0.7,45.50,芦苇,2.23,-,-,2.39,29.86,23.40,20.72,-,50.15,麦草,6.04,5.36,23.15,-,44.56,25.56,22.34,0.30,40.40,稻草,14.15,-,-,6.68,48.79,21.08,9.49,-,36.73,